Cuộc đua đất hiếm trung bình và thách thức của Mỹ

Nếu như ở kỳ trước, chúng ta đã chứng kiến sự trỗi dậy mạnh mẽ của Mỹ và phương Tây nhằm phá vỡ thế độc quyền của Trung Quốc đối với nhóm đất hiếm nhẹ, thì bước sang nhóm đất hiếm trung bình (Medium Rare Earth Elements - MREEs), bức tranh địa chính trị lại mang những gam màu phức tạp và trầm lắng hơn.

Samarium; Europium; Gadolinium; Yttrium; Terbium; Dysprosium thường được xếp vào nhóm đất hiếm trung bình

Không ồn ào như "ngôi sao" Neodymium của xe điện, cũng chưa đạt đến độ khan hiếm "chí mạng" như nhóm đất hiếm nặng, nhưng các nguyên tố trung bình lại đóng vai trò như những "viên gạch nối" không thể thiếu trong cấu trúc của nền công nghiệp quốc phòng và y tế hiện đại. Tại phân khúc này, cuộc cạnh tranh giữa Washington và Bắc Kinh không chỉ đơn thuần là cuộc đua về sản lượng khai thác, mà còn là bài toán hóc búa về địa chất và công nghệ, nơi mà Mỹ đang phải đối mặt với những giới hạn tự nhiên khó lòng vượt qua trong một sớm một chiều.

Những "người hùng thầm lặng" định hình công nghệ lưỡng dụng

Để hiểu rõ vị thế của nhóm đất hiếm trung bình trong chuỗi cung ứng toàn cầu, chúng ta cần tách biệt chúng khỏi những người anh em nhẹ và nặng. Nhóm này chủ yếu bao gồm ba đại diện tiêu biểu: Samarium (Sm), Europium (Eu) và Gadolinium (Gd). Trong bảng tuần hoàn, chúng nằm ở vị trí chuyển tiếp và trong thực tế ứng dụng, chúng nắm giữ những "chìa khóa" mở ra các công nghệ đặc thù mà nhóm đất hiếm nhẹ không thể thay thế được.

Đứng đầu trong danh sách này là Samarium, nguyên tố mang tính chiến lược bậc nhất đối với công nghiệp quốc phòng. Nếu như Neodymium (nhóm nhẹ) là vua của nam châm ở nhiệt độ thường, thì Samarium lại là chúa tể của từ tính ở môi trường khắc nghiệt. Hợp kim Samarium-Cobalt (SmCo) tạo ra những loại nam châm vĩnh cửu có khả năng duy trì từ tính ổn định ngay cả khi nhiệt độ vượt quá 300 độ C, điều mà nam châm Neodymium không thể làm được.

Chính đặc tính chịu nhiệt phi thường này đã biến Samarium trở thành vật liệu sống còn cho các động cơ phản lực, hệ thống dẫn đường tên lửa hành trình và các bộ phận trong máy bay tiêm kích, nơi mà nhiệt độ vận hành luôn ở mức cực hạn. Có thể nói, thiếu Samarium, sức mạnh của các khí tài quân sự hiện đại sẽ bị ảnh hưởng nghiêm trọng.

Kế đến là Europium, nguyên tố được mệnh danh là "sứ giả của ánh sáng". Đây là thành phần quan trọng nhất để tạo ra màu đỏ rực rỡ trong các loại màn hình từ tivi, máy tính cho đến điện thoại thông minh. Trước khi công nghệ LED phát triển mạnh, Europium gần như là độc tôn trong ngành công nghiệp màn hình màu và đèn huỳnh quang.

Ngày nay, dù công nghệ đã thay đổi, Europium vẫn giữ vai trò quan trọng trong các ứng dụng quang học và đặc biệt là công nghệ chống giả. Các loại mực in bảo mật trên đồng tiền Euro hay nhiều loại giấy tờ quan trọng khác đều chứa dấu vết của Europium để phát sáng dưới tia cực tím, giúp xác thực tính toàn vẹn của hệ thống tài chính.

Còn Gadolinium là một cái tên quen thuộc trong ngành y tế nhưng lại ít được công chúng chú ý. Với tính chất từ tính đặc biệt, Gadolinium được sử dụng rộng rãi làm thuốc cản quang trong công nghệ chụp cộng hưởng từ (MRI). Nhờ có nó, các bác sĩ có thể nhìn thấy rõ nét các khối u và tổn thương bên trong cơ thể người với độ chính xác cao.

Ngoài ra, Gadolinium còn có khả năng hấp thụ neutron cực tốt, khiến nó trở thành vật liệu lý tưởng cho các thanh điều khiển trong lò phản ứng hạt nhân, giúp kiểm soát quá trình phân hạch và đảm bảo an toàn năng lượng. Rõ ràng, dù số lượng tiêu thụ không lớn bằng nhóm nhẹ, nhưng sự vắng mặt của nhóm trung bình sẽ tạo ra những lỗ hổng không thể san lấp trong y tế, an ninh tiền tệ và đặc biệt là sức mạnh quân sự.

Cán cân khai thác: Lợi thế địa chất và bài toán khó của Mỹ

Bước vào cuộc cạnh tranh khai thác nhóm đất hiếm trung bình, Mỹ và phương Tây đang vấp phải một rào cản lớn hơn nhiều so với nhóm đất hiếm nhẹ: đó là sự "thiên vị" của mẹ thiên nhiên. Nếu như ở nhóm nhẹ, mỏ Mountain Pass tại California có thể tự hào với trữ lượng dồi dào Lanthanum và Neodymium, đủ sức cạnh tranh sòng phẳng với Trung Quốc, thì đối với nhóm trung bình, mỏ này lại bộc lộ điểm yếu chết người.

Cấu trúc địa chất của quặng Bastnaesite tại Mountain Pass chứa hàm lượng Samarium, Europium và Gadolinium rất thấp. Điều này đồng nghĩa với việc, dù Mỹ có tăng tốc đào xới sa mạc Mojave đến đâu, sản lượng đất hiếm trung bình thu được vẫn chỉ như "muối bỏ bể" so với nhu cầu thực tế của nền công nghiệp quốc phòng.

Trong khi đó, Trung Quốc lại nắm giữ trong tay những quân bài tẩy đắt giá. Ngoài mỏ Bayan Obo khổng lồ ở phía Bắc cung cấp cả nhóm nhẹ và một phần nhóm trung bình, Trung Quốc còn kiểm soát các mỏ quặng đất sét hấp thụ ion ở các tỉnh miền Nam như Giang Tây và Phúc Kiến. Loại quặng đặc biệt này không chỉ giàu đất hiếm nặng mà còn chứa một lượng đáng kể đất hiếm trung bình với chi phí khai thác và tách chiết tương đối cạnh tranh.

Sự phân bố địa chất thuận lợi này cho phép Bắc Kinh duy trì nguồn cung ổn định và kiểm soát giá cả của Samarium và Gadolinium trên thị trường thế giới. Họ có thể dễ dàng điều chỉnh sản lượng nhóm này như một sản phẩm phụ của quá trình khai thác đất hiếm nặng hoặc nhẹ, tạo ra sự linh hoạt mà các mỏ đơn lẻ của phương Tây khó lòng sao chép.

Nhận thức được sự nguy hiểm khi phụ thuộc vào nguồn Samarium từ đối thủ cạnh tranh chiến lược, Mỹ đang ráo riết tìm kiếm các giải pháp thay thế nhưng con đường đi không hề bằng phẳng. Một trong những hướng đi là khai thác quặng Monazite, một loại khoáng vật thường chứa hàm lượng đất hiếm trung bình và nặng cao hơn Bastnaesite.

Tuy nhiên, Monazite lại là "trái đắng" về mặt môi trường vì nó thường đi kèm với Thorium, một nguyên tố phóng xạ. Việc xử lý quặng phóng xạ đòi hỏi quy trình cực kỳ nghiêm ngặt và tốn kém, vấp phải sự phản đối gay gắt từ các nhà hoạt động môi trường và cộng đồng dân cư tại Mỹ. Chính rào cản pháp lý và chi phí môi trường này đã kìm hãm khả năng mở rộng khai thác các nguồn đất hiếm trung bình tiềm năng tại Bắc Mỹ.

Hơn nữa, Trung Quốc đã đi trước một bước trong việc thiết lập chuỗi giá trị khép kín cho nhóm đất hiếm trung bình. Không chỉ đào quặng, họ đã xây dựng hệ thống nhà máy tinh chế quy mô lớn để tách riêng Samarium, Europium và Gadolinium với độ tinh khiết tuyệt đối.

Trong khi đó, Mỹ và các đồng minh như Úc (với tập đoàn Lynas) vẫn đang trong quá trình hoàn thiện năng lực tách chiết này. Lynas đang nỗ lực tối ưu hóa nhà máy của mình tại Malaysia và xây dựng cơ sở mới tại Mỹ để thu hồi tốt hơn nhóm đất hiếm trung bình từ quặng của họ, nhưng sản lượng vẫn chưa thể so sánh với quy mô của Trung Quốc.

Sự khan hiếm nguồn cung nội địa đối với nhóm đất hiếm trung bình, đặc biệt là Samarium cho nam châm chịu nhiệt, đang đặt Lầu Năm Góc vào thế khó. Họ buộc phải duy trì kho dự trữ chiến lược và tìm cách đa dạng hóa nguồn cung từ các quốc gia thân thiện khác hoặc thúc đẩy công nghệ tái chế. Tuy nhiên, tái chế đất hiếm từ rác thải điện tử vẫn là một thách thức công nghệ chưa mang lại hiệu quả kinh tế cao.

Có thể thấy, trong "hiệp hai" của cuộc chiến đất hiếm này, Trung Quốc vẫn đang chiếm ưu thế nhờ sự ưu đãi của địa chất và sự chuẩn bị dài hơi về hạ tầng, buộc Mỹ phải nỗ lực gấp đôi để tìm kiếm các mỏ khoáng sản mới có thành phần địa chất phù hợp hơn, hoặc chấp nhận rủi ro để khai thác các nguồn quặng phóng xạ nhằm lấp đầy khoảng trống chiến lược này.

Nhưng nếu cuộc đua ở nhóm trung bình đã khó khăn, thì cuộc chiến ở nhóm đất hiếm nặng, những nguyên tố "quý hơn vàng" và quyết định trực tiếp đến các công nghệ tương lai, mới thực sự là nơi diễn ra những toan tính khốc liệt nhất, nơi được coi là "tử huyệt" thực sự của phương Tây.

Bùi Tú